Wissenschaftler entwickeln Computerprogramm, das die Struktur von Molekülen im Stil eines berühmten niederländischen Künstlers „malt“

Wissenschaftler vom Trinity College Dublin haben ein Computerprogramm entwickelt, das die Struktur von Molekülen im Stil des berühmten niederländischen Künstlers Piet Mondrian „malt“, dessen wunderschöne Kunstwerke vielen sofort bekannt sein dürften.

Mondrians Stil, bei dem er Blöcke aus Primärfarben verwendete, die durch Linien unterschiedlicher Breite auf einem weißen Hintergrund voneinander getrennt waren, wurde in der modernen Kultur häufig kopiert oder als Inspiration verwendet. Seine täuschend einfachen Kunstwerke faszinieren jedoch seit Jahrzehnten auch Wissenschaftler und finden Nischenanwendungen in Mathematik und Statistik.

Und jetzt öffnen Forscher der School of Chemistry die Augen und den Geist für die Schönheit der Molekülstrukturen und stellen neue Fragen zur Form und Funktion der Moleküle selbst.

Ihr Computerprogramm, das unter folgender Adresse zugänglich ist http://www.sengegroup.eu/nsderstellt ein mondrianeskes Diagramm eines beliebigen Moleküls. Dies geschieht, indem einem künstlerischen Algorithmus gefolgt wird, der die Gesetze der Chemie, die die 3D-Struktur eines Moleküls basierend auf seinen Komponenten beschreiben, mit dem 2D-Stil eines der einflussreichsten Maler der Moderne verbindet.

Wissenschaftler können damit schnell molekulare Symmetrie beurteilen und darstellen, was tiefere Einblicke ermöglicht als herkömmliche Darstellungen. Künstler erhalten ein optisch ansprechendes Bild kontrastierender Symmetrieinterpretationen, das ihnen hoffentlich Inspiration für die Einbeziehung wissenschaftlicher Ideen in ihre Arbeit bietet.

Mathias O Senge, Professor für Organische Chemie in Trinity und Hans Fischer Senior Fellow am Institute for Advanced Study der TU München, ist der Hauptautor eines Artikel im Journal, Angewandte Chemiein dem diese Schöpfung mit der Welt geteilt wird.

Er sagte: „Wir arbeiten seit einigen Jahren an diesem Projekt, zunächst aus Spaß, um die Struktur eines Moleküls auf künstlerisch ansprechende Weise als Gemälde im Stil von Mondrian darzustellen. Die so entstandenen ‚Gemälde‘ sind für jedes Molekül einzigartig und stellen das in den Kontrast zu dem, was Mondrian und andere mit der künstlerischen Bewegung De Stijl erreichen wollten.

„Symmetrie und Form sind wesentliche Aspekte der Molekülstruktur und der Art und Weise, wie wir Moleküle und ihre Eigenschaften interpretieren. Sehr oft bleiben jedoch die Beziehungen zwischen der chemischen Struktur und den daraus abgeleiteten Werten im Dunkeln. Inspiriert von Mondrians Kompositionen haben wir die in den 3D-Daten kodierten Symmetrieinformationen als Farbblöcke dargestellt, um deutlich zu machen, wie chemische Argumente zur Symmetrie beitragen können.“

Christopher Kingsbury, Postdoktorand am TBSI, der das Projekt konzipierte, ist der Erstautor des Zeitschriftenartikels.

Er sagte: „In der Chemie ist es nützlich, eine universelle Möglichkeit zur Darstellung der Molekülstruktur zu haben, um zu ‚blaupausen‘, wie sich ein Molekül wahrscheinlich in verschiedenen Umgebungen verhält und wie es in Gegenwart anderer Moleküle reagiert und seine Form verändert. Dabei geht jedoch unvermeidlich ein gewisses Maß an Nuancen verloren.“

„Dieses Konzept der zunehmenden Abstraktion durch das Entfernen kleinerer Details und den Versuch, eine allgemeine Form darzustellen, wird in den frühen Arbeiten Mondrians nachgeahmt, und in gewisser Weise ist es das, was Wissenschaftler intuitiv tun, wenn sie komplexe Phänomene auf eine ‚einfachere Wahrheit‘ reduzieren. Dank unseres neuen Ansatzes wird sehr komplexe Wissenschaft durch eine künstlerische Linse betrachtet, was sie einem breiteren Personenkreis zugänglicher machen könnte.“

In den letzten Jahren haben Professor Senge und sein Team unser Verständnis von Porphyrinen, einer einzigartigen Klasse intensiv gefärbter Pigmente – auch bekannt als die „Farben des Lebens“, erheblich erweitert. In einer Arbeit haben sie eine Reihe neuer biologischer Sensoren entwickelt, indem sie diese Pigmente chemisch so umgestalteten, dass sie wie winzige Venusfliegenfallen wirken und bestimmte Moleküle, wie etwa Schadstoffe, fangen. Und nun könnte die neue Richtung, in der Wissenschaft und Kunst aufeinandertreffen, unser Verständnis der Funktionsweise von Porphyrinen weiter vertiefen.

„Große Kunst gibt uns eine neue Perspektive auf die Welt“, fügte Prof. Senge hinzu. „Als Pastiche kann uns diese Kunst ermöglichen, bekannte Moleküle wie Porphyrine in einem neuen Licht zu betrachten und uns helfen, besser zu verstehen, wie ihre Form und Eigenschaften miteinander verknüpft sind.“

„Generell glauben wir, dass zeitgenössische Initiativen in ‚Kunst und Wissenschaft‘ einen transformativen Bruch mit den Disziplingrenzen und eine Verschmelzung zu ‚ArtScience‘ erfordern. In unseren jeweiligen Tätigkeitsfeldern gibt es ein subtiles Zusammenspiel zwischen Wissenschaft und Kunst und eine Vermischung beider Aspekte, und dies sollte ein Schwerpunkt für zukünftige Entwicklungen in beiden Bereichen sein.“